Znajdź zawartość

Tobołki alpejskie (Thlaspi caerulescens) gromadzą w swoich liściach metale. W związku z tym nazywa się je hiperakumulatorami niklu, cynku, manganu i kadmu. Okazuje się, że zabieg ten chroni rośliny przed infekcjami bakteryjnymi. Tobołki rosną na glebach bogatych w metale, takich jak byłe wyrobiska górnicze. Badacze z Uniwersytetu Oksfordzkiego wykazali, że dzięki kadmowi czy manganowi rośliny stają się oporne na ataki bakterii Pseudomonas syringae pv. maculicola (mikroorganizmy te sieją spustoszenie wśród kapustowatych, do których należą też tobołki, wywołując m.in. bakteryjne gnicie róż kalafiora czy w przypadku kapusty pekińskiej pieprzową plamistość). Nasze wyniki pokazują, że tobołki wykorzystują bogate w metale środowisko, by uzbroić się przeciw chorobom. [...] Odkryliśmy bezpośredni związek między wysokimi stężeniami metali a opornością na infekcje bakteryjne – opowiada współautorka raportu opublikowanego w PLoS Pathogens dr Gail Preston. Studentka Helen Fones uprawiała rośliny z rodzaju Thlaspi, stopniowo zwiększając zawartość cynku, niklu i kadmu w glebie. Wykazała, że tobołki potrafiły się bronić przed patogenami. Badając poszczególne szczepy bakteryjne, zademonstrowała, że istnieje zależność między zdolnością bakterii do wzrostu w obecności wysokich stężeń metali a ich zdolnością infekowania roślin. Wcześniej trudno było wyjaśnić, czemu przedstawiciele rodzaju tobołków gromadzą tak duże ilości potencjalnie toksycznych metali. Nasze badania są dobrym dowodem na to, że akumulując wymienione wyżej pierwiastki, rośliny te zwiększają swoją ochronę przed wrogami, takimi jak patogenne mikroorganizmy i roślinożercy – podkreśla prof. Andrew Smith. Brytyjczycy zademonstrowali też, że bakterie występujące na tobołkach rosnących na terenie nieczynnej kopalni cynku w Walii wykazują większą tolerancję tego metalu niż bakterie zasiedlające rośliny z gleb uboższych w Zn. Oznacza to, że zarówno rośliny, jak i mikroorganizmy rozwijają lokalne przystosowanie, by przeżyć w specyficznym środowisku, ale również to, że bakterie mogą kiedyś przezwyciężyć "metalową zbroję" tobołków.

Rośliny tylko z pozoru są pasywnymi, mało "żywymi" organizmami. Kolejnego dowodu na poparcie tej tezy dostarczają amerykańscy naukowcy, który wykazali, że w wyniku infekcji korzenie aktywnie wabią odpowiednie bakterie, zdolne do zniszczenia patogenu powodującego chorobę. Badania poprowadzili wspólnie eksperci z Uniwersytetu Delaware oraz Teksańskiego Uniwersytetu Technicznego. Polegały one na analizie zachowania modelowej rośliny, rzodkiewnika (łac. Arabidopsis thaliana), podczas infekcji bakteriami z gatunku Pseudomonas syringae, pospolitego patogenu liści. W wyniku ataku mikroorganizmu liście rosliny żółkły i nabierały charakterystycznego wyglądu. Okazało się jednak, że gdy badacze po kilku dniach zaszczepili glebę wokół rośliny bakteriami Bacillus subtilis, doszło do błyskawicznego wyzdrowienia okazów rzodkiewnika. Jednocześnie zaobserwowano, że podczas infekcji szkodliwymi mikroorganizmami korzenie rośliny zaczęły wydzielać kwas jabłkowy - związek pełniący funkcję "sygnału zagrożenia" i wabiący dobroczynne bakterie do miejsca infekcji. Obserwacja zmian zachodzących podczas ataku P. syringae była możliwa dzięki wykorzystaniu dwóch zaawansowanych technik laboratoryjnych. Pierwsza z nich to uprawa hydroponiczna, czyli hodowanie roślin w roztworze substancji odżywczych, bez dostępu do gleby. Umożliwia to bardzo precyzyjne regulowanie składu pożywki, a także zapewnia możliwość stałej obserwacji korzeni i ich otoczenia. Drugą zastosowaną techniką była laserowa mikroskopia konfokalna - wyjątkowo precyzyjna technika optyczna. Zaledwie kilka instytutów badawczych na świecie może się pochwalić posiadaniem tak zaawansowanego modelu mikroskopu, jak ten zainstalowany na Uniwersytecie Delaware. Jak oceniają autorzy odkrycia, pokazuje ono, że rośliny nie są tylko pasywnymi organizmami zdanymi na łaskę i niełaskę patogenu. Rośliny są znacznie sprytniejsze, niż zwykliśmy uważać, tłumaczy dr Harsh Bais, jeden z naukowców zaangażowanych w badania. Dodaje: ludzie myślą, że rośliny, zakorzenione w glebie, są po prostu unieruchomione i bezsilne, gdy dochodzi do ataku szkodliwych grzybów lub bakterii. Odkryliśmy jednak, że rośliny posiadają sposoby na przywołanie pomocy z zewnątrz. Obecnie trwają dalsze badania, których celem będzie zdefiniowanie związków obecnych na powierzchni komórek bakterii, które odpowiadają za wywołanie odpowiedzi rzodkiewnika. Naukowcy chcą także poznać dokładny sposób przekazywania informacji z zakażonych liści od korzeni wydzielających kwas jabłkowy oraz substancji pełniących w tym procesie rolę nośnika informacji. Istnieje nadzieja, że dokładnie zrozumienie interakcji pomiędzy roślinami i sprzyjającymi im bakteriami pozwoli na "zacieśnienie" tej współpracy, co może mieć niebagatelne znaczenie przede wszystkim dla rolnictwa.